（机械工程专业论文）基于solidworks的标准件参数化模型库研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 本文针对三维c a d 软件s o l i d w o r k s 缺少标准件库的不足，运用面向 对象的参数傀譬孥征造型方法，结合o l ea u t o m a t i o n 技零，遵照c a d 标准 释图形文稃编麓总弱，为s o l i d w o r k s 建纛超一个基予特征煎禄准撵游，簸 丽完善为s o l i d w o r k s 用于机械产品的计算机辅助设计撮供了扩展。论文的 主要工作有： l 鬏蕹搽壤 孛戆特熹，慰其凄能帮黪薤遴霞了势褥，莠逶行? 糖类熬 划分和参数设寇，完成了基弓：特征的表达方法和各类标准件结构尺寸参数 席的设计；运用s o l i d w o r k s 提供的参数化特征造型功能，通过基予c o m 缀饽鲍二次拜发，完成了普逶标准 牛、辘承标准l 牛、移柱类模架静参数化 三维造型。 2 研究了人机交互标准件信息输入的方法和相应的界面设计方i 去，实 现了标准件设计信息的全面准确无二义饿描述和输入 3 建立7 浚谤摸型静王疆震篷痒，将模鳖支终魏量程覆缝遴纾舞绣， 弗将它们作为模型文件的自定义属性保存在模型文件指定的配置属性里。 4 按照定的精度标准稠技术要求，将一组离散的零件( 子装配体) 按 食理鹁工艺滚裰，惩冬嵇毖簧戆方式连接起来，使之戏终装配体，寅瑰了 设计模型的装配自动纯，并安现了冲压摸县标准模架的设计装配自动化。 在标准件席的实现上，采用v b 作为二次开发工具，a c c e s s 为数据库实 现工具，基本实现了标准佟痒的预期功能。实例运行结果表明，系统设计 憨怒正确，软镣赛覆友好，运行俊速霹靠。 关键词：稼溱佟痒；s n i d w o r k s ；参数纯c a d ；载魏装配；c o m 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 i 页 a b s t r a c t a i m i n ga tt h el a c ko fs t a n d a r dp a r t sl i b r a r yi ns o l i d w o r k sa n di nd e f e r e n c e t os t a n d a r dp a r t sg r a p h i c a ld o c u m e n te d i t o r i a lp r e c e p t , t h i sp a p e rp r o p o s e s8 m e t h o do fe s t a b l i s h i n gas t a n d a r dp a r t sl i b r a r y t h ec o m b i n a t i o no ft h e m c h n o l o g yo fo l ea u t o m a t i o n a n dt h em e t h o d so fo b j e c t - o r i e n t e d p a r a m e t r i z e df e a t u r e - m o d e l i n ga r ea p p l i e dt ob u i l das t a n d a r dp a r t sl i b r a r y , ，t h e r e s u l t si m p r o v e ds o l i d w o r k s m e c h n i c a lp r o d u c t s c a df u n c t i o n 。p r i n c i p a l c o n t e n t si sc a r r i e do ni nt h i sp a p e r f i r s t l y , b a s e do nt h es p e c i a l i t i e so fs t a n d a r dp a r t sa n d s t a n d a r dp a r t s f e a t u r e a n df u n c t i o na r eg i v e d ，s t a n d a r dp a r t s c a t e g o r ya n dp a r a m e t e ri sc l a s s i f i e d 。 s t a n d a r d p a r t s f e a t u r ee x p r e s sm e t h o da n ds t a n d a r dp a r t s m a i ns t r u c t u r e d i m e n s i o np a r a m e t r i cd a t a b a s ea r ef i n i s h e d a tl a s t , u s i n gt h ef e a t u r e m o d e l i n g m e t h o dp r o v i d e db yt h es o r w a r es o l i d w o r k sa n ds e c o n d a r yd e v e l o p m e n t b a s e d0 1 1c o mc o m p o n e n t , g e n e r a ls t a n d a r dp a r t sa n d 瓿崩n ga n dg u i d er o l l e r a n a l o g o u sm o u l d s 3 dm o d el i b r a r yi se s t a b l i s h e d , t h ei n t e r a c t i v ei n p u tm e t h o do fp a r t s d a t aa n dt h ed e s i g nm e t h o do f i n t e r f a c ea r es t u d i e d ，a n dt h ew h o l ed e s i g nd a t ao fp a r t sc a nb ed e s c r i b e da n d i n p u te x a c t l y m o d e l s e n g i n e e r i n g sp r o p e r t y i s d e s i g n e d m o d e l se n g i n e e r i n g s p r o p e r t yi sc o n c l u d e da n dt h e ya r es a v e di nm o d e l sc o n f i g u r a t i o np r o p e r t ya s m o d e l sd e f i n i t i o np r o p e r t y m o d e l s a u t o 猫s 懿i b l y i s d e s i g n e d p a r t sa r ea s s e m b l e db ys p e c i a l p r e c i s i o ns t a n d a r da n dt e c h n i c a lr e q u i r e m e n t a n dp a r t sa l ej o i n e db yr a t i o n a l c r a f tt e c h n i c a lp r o c e s s i n d e p e n d e n tp a r t sf i tt o g e t h e r u s i n gv ba st h ed e v e l o p m e n tt o o la n da c c e s sa st h ed a t a b a s e , t h e a n t i e i p a t i v ef u n c t i o n a l i t yi sa l m o s ta c h i e v e d ，a n dt h er e s u l t so fe x a m p l es h o w t h a tt h ed e s i g nt h o u g h ti sc o r r e c t ，t h ei n t e r f a c ei s f r i e n d l y , t h eo p e r a t i o ni s r e l i a b l ea n dq u i c k k e y w o r d ：s t a n d a r dp a r t si j b r a r y ；s o li d w o r k s ：p a r a m e t r i z e dc a d ； a u t o - a s s e m bie ：c o m 西南交通大学硕士研究生学位论文第l 页 第一章绪论 1 1c a d 技术的应用与发展 1 1 1 产品设计创新与c a d 技术 企业的产品开发通常分为两种类型：新产品设计与产品改型设计。不 论哪种设计，其设计过程都是一个创造性思维的过程。当设计师接到一个 新的设计任务时，首先要进行产品的总体方案的构思。通过分析设计要求， 参考、比较国内外同类产品的性能特点，确定出新设计的总体方案、结构 和实现方法。然后分别进行各个零部件的详细设计。因此，机械结构设计 过程主要包括概念设计与分析、结构设计与分析、绘制工程图纸、确定产 品技术要求、编制制造工艺过程及相关设计文档等。从产品构思、概念表 达、结构设计、性能分析，到最终的技术要求和制造工艺的编制等，设计 中的各个环节均需要利用设计师运用设计知识，经过计算、分析、综合等 创造性思维过程，将设计要求转化为对产品结构、组成、性能参数、制造 工艺等的定义和表示将设计结果以一定的标准形式表达，如二维工程图 或产品三维模型。 由于设计过程的这种复杂性，c a d 技术即计算机辅助设计技术 ( c o m p u t e ra i d e dd e s i g n ) 随着计算机技术的发展应运而生。从5 0 年代 开始至今，经过了4 0 多年的发展，c a d 在技术上和应用上，均达到了相当 成熟的阶段，现已发展成为以研究开发、生产制造、推广应用到销售服务 等一整套完整的高技术产业，广泛应用于机械、电子、航空、航天、汽车、 船舶、轻工、纺织、建筑等领域，其中在机械行业应用最为广泛。 1 1 2c a d 的发展现状 c a d 的发展经历了从二维到三维，从三维最初的线框造型到今天的特征 造型，从仅为某些大企业的专用工具到整个设计领域的全面普及这样一个 不平凡的发展道路。 在c a d 发展的早期，二维c a d 系统主要完成二维工程图的绘制。产品 西南交邋大学硕士研究生学位论文第2 页 以a u t o d e s k 公闭的a u t o c a d 系统为代表。大多数企业设计部门使用二维工 纛瑟纸表达产菇浚诗意图，露l 逢部门将浚谤部门提袋瓣设诗瑟纸鬃现立傣 模型，整个过程重复性工作很多，浪费了大量的人力和时问6 0 年代中期 到7 0 年代中期，了了适应设计和加工的鼹求，发展起来了三维c a d 软件。 使用三维c a d 系统进褥产品造型与设计，符合王羧耀匏思维麓馔，其 裔二维c a d 无珂比撅静优点。人稍可以方便酌设计零佟，对设计好豹零俘， w 做装配设计；干涉检查和运动仿真既激观又便捷；熙为重要的是，对设 计好的零件和装配体，还可以由计算机自动生成各种王程视图，如：标准 三援图，蘩禚覆、投影凌溪熬国产3 d 软髂有c a x a - m e ，g s - c a d ，g e m s ，金 银花系统等软件产品。 1 2 课题来源及意义 1 2 1 课题背景 随着现代化生产的不断发展，机械设计中标准件的数量日益增多，这 主要是因兔采薅标准终绘产菇鹣设诤、镶l 造、装配鬻寒了缀大豹方便。竣 计人员如果能从c a d 系统的标准的标准件库中获得满怒设计要求的标准件， 则可大大减少煎复劳动，提高设计效率，从而缩短新产品的研制周期，所 叛，提供标壤传疼或者撼墩嚣发标难馋黪骢王具是c a d 系统憨一令莛要组 成部分，也是评价c a d 系统的一个重要掰标。 s o l i d w o r k s 是1 9 9 5 年1 1 月问世的一个大型三维c a d 软件，它一经问 1 鼗，即代表了三维e a d 软件盼主流。它所具有的各釉优良性能吸弓l 了越来 熬多豹蘑产，凳其是它对天鍪装配豹鲶毽能力更是无每稔滋静。鬣是，在 鼗配过程中，由于缺少标准件库，在调用每一个标准件时，就需要象剐的 稚标零件一样，重新建模。而标准件的频繁调用，大大降低了装配效率， 逡波7 时 垂葶鞋耪力主熬渡赞，这苓戆不说窀戆一令软撼之憝。 根据以上所述发现，在s o l i d w o r k s 中有必要添加遽样一个三维标准件 库：它具有常用的标准件、通用件； 具有建库、扩展标准件的能力： 标准件库的代码少丽耪予，采用的技术皮便予实现现与其他系统的集成。 专门应矮领域豹用户胃溺它扩充自己新辩豹标准锌粒邂瘸箨，既霹藏少开 发费用，又可提高开发效率和质量。而凰，s o l i d w o r k s 的开放的体系，功 西南交遴大学硕士研究生学位论文第3 页 能齐全的a p i 瞒数库为标准件库提供了强大的开发工舆。 2 2 标准 睾库发震现状 一些优秀的三维c a d 软件如u g 、s o l i d e d g e 等都朱提供标准件库耳 嚣，已经成功舞发的一些标准馋库，大郝势是基于a u t o c a d 的二维标准侔 簿，其孛有些楚专用承，鲐摸其标准锋湾等，一些三绦标准捧瘁一般也是 针对专门的系统。可移植性不强。 c a d 技术及其推广应用是信息技术发展的重要组成部分，标凇化在其 枣占骞举是骏黧豹整璧，它燕缀缓瑰搜弦生产帮王程建没戆耋要技零手段， 也是科学管理的必不可少的组成部分。而标准件库的标准化是c a d 标准化 中的一项很重要的内容。程c d 零件库的标准化工作方面，德国早在1 9 7 1 馨裁成立了标准传靛中性袭达标准化技术委员会，该夔员会负责c a d 标准 髂豹标准搐述，它首先稍定7 如下标臻： d i n 4 0 0 0 事物特性描述 d i n 4 0 0 1 c a d 标准件图形特性文件编制规范 d i n 6 6 3 0 4 c 矗d 蠡雍髂数据交换臻凌 接着，又不断出台作为c a d 标准件文件信息库基础的d i n 4 0 0 0 事物特 性表系列标凇，至今已制定出7 0 余个飙体标准件的枣物特性表。趸1 9 9 0 攀，已编锈爨爨傣标准传麴d i n 4 0 0 1 系魏标准近3 0 今。德重拣准纯镑会d i n 瘀c a d 标准伴库的标准化方面已较为成熬，基本形成了较为完整的标准件 库体系。应用这个标准体系能够建立c a d 系统可访问的标准件库，为设计 人员提供尽可能完整的标准件、通用件信息。 我蓬静c a d 标壤纯穗辩予国际标臻纯来说还缀落嚣，因踅，褒这一领 域中我国的标准化策略是用国际标准和国外先进标准。该标准件席体系 的i s o 标准融由我国参照制定为g b l 0 0 9 1 1 事物特性表定义和原理蚴 秘g b l 5 0 4 9 。1 c 矗0 标准 雩鬻形文馋编裁总则。 1 2 3 课题的意义 为s o l i d w o r k s 建立一个基于事物特性表的标准榉摩，不仅能够弥补此 软传静缺貉，使傻莠l 者雯熊够充分薅骏麓它懿强大熬堍麓，嚣虽蒸予事物 特性表的标准件的表达，符合向标准化靠拢的趋势及制订我国c a d 标准的 西南交通大学硕士研究生学位论文笫4 页 方针。具有一定的现实意义 2 。4 课题豹主要内容 本论文基于s o l i d w o r k s 进行标准件的参数化模型库技术研究，目的是 綮攫建立一个依附予该软纷鹣标准传三维摸墼库，以穷便三维极械产晶戆 设计扩展，并彤成一套标潦伟资源管理系统。其中主黉研究豹内容包括： ( 1 ) 对适合s o l i d w o r k s 进行机械产品参数化设计的开发技术进行研究。 熏点对支持o l e 和c o m 的开发语言，基予c o m 的二次歼发原理等进行分析 鞘探索。 ( 2 ) 概述s o l i d w o r k s 的功能模块，详细研究s o l i d w o r k s 基于c o m 的二次 开发接口a p i 构成的特点和技术实施过程。 ( 3 ) 分辑标准传参数纯模燮瘴熬方法琢溪、王作滚毽嚣主要关键按零，在 此基础上建盘蒋通标准俘、轴承标准件、模架标准件的参数化模羹库，并 详细研究各种关键开发技术如o l e 技术、c o m 技术、数据库技术、标准件参 数化模型库应用程序操作界蕊设计技术等。 ( 4 ) 分撰为模蓬建立工程满槛羁装配体窟现叁裁装酴的方法绿理鞠王作漉 裰。 ( 5 ) 针对标准件开发一个资源管理系统，以实现对标准件的查阅、选择、 必寸参数、读淑、建模等臻戆。 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 第二章s o ii d w o r k s 和s o ii d w o r k sa p i 2 1 总体介绍 在众多的三维c a d 软件中，s o l i d w o r k s 一直以其优良的性能，不断创 新的技术成为c a d 市场上最活跃的3 d 软件之一。自1 9 9 5 年1 1 月问世以来， 该软件已经更新了多次版本，如s o l i d w o r k s 2 0 0 0 、s o l i d w o r k s 2 0 0 1 p l u s 、 s o l i d w o r k s 2 0 0 3 、s o l i d w o r k s 2 0 0 4 、s o l i d w o r k s 2 0 0 5 。s o l i d w o r k s 2 0 0 6 已 经问世，而且备受工业界的欢迎，获得众多国际大奖它是基于w i n d o w s 平台的全参数化特征造型系统，可以十分方便地实现复杂的三维零件体造 型、复杂装配和生成工程图，图形界面友好，用户上手快，可以应用于以 规则几何形体为主的主流机械产品设计及生产准备工作 s o l i d w o r k s 软件是w i n d o w s 原创软件的典型代表。它是在总结和继承 了大型机械c a d 软件的基础上，在w i n d o w s 环境下实现的第一个机械c a d 软件。s o l i d w o r k s 软件是面向产品级的机械设计工具，它全面采用非全约 束的特征建模技术，为设计师提供了极强的设计灵活性。其设计过程的全 相关性，使得设计师可以在设计过程的任何阶段修改设计，同时牵动相关 部分的改变。s o l i d w o r k s 完整的机械设计软件包包括了设计师必备的设计 工具：零件设计、装配设计、工程制图。 由于s o l i d w o r k s 软件一开始就是在w i n d o w s 环境下开发的，它能够充 分利用w i n d o w s 的优秀界面，为设计师提供简易方便的工作界面。 s o li d w o r k s 首创的特征管理器，能够将设计过程的每一步记录下来，并形 成特征管理树，放在屏幕的左则，设计师可以随时点取任意一个特征进行 修改，还可以随意调整特征树的顺序，以改变零件的形状。由于s o l i d w o r k s 全面采用w i n d o w s 的技术，因此在零件设计时可以对零件的特征进行剪切、 复制、粘贴等操作。s o l i d w o r k s 软件中的每一个零件都带有一个“拖动手 柄”，能够实时动态地改变零件的形状和大小 s o l i d w o r k s 不是一个简单的实体建模工具，它对大型装配的处理能力 表明它是一个面向产品级的机械设计系统。它既提供自底向上的装配方法， 同时还提供自顶向下的装配方法。自顶向下的装配方法使工程师能够在装 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 配环境中参考装配体其他零件的位置及尺寸设计新零件，更加符合工程习 惯在装配设计，特别是大型装配的情形下，s o l i d w o r k s 设计了具有独创 性的“封套”功能，分块处理复杂装配体。装配设计中的“产品配置”功 能，为用户设计不同“构型”的产品提供了解决方案，同时为产品数据管 理系统的实施打下了坚实的基础。 s o l i d w o r k s 的主要功能特点有： 以w i n d o w s 作为开发环境，充分发挥w i n d o w s 的强大威力。熟悉w i n d o w s 的用户可以迅速掌握s o l i d w o r k s 的应用。通过o l e 可以直接使用o f f i c e 工具，如w o r d ，e x c e l 等，同时该软件支持o l e 技术以进行二次开发。 采用p a r a s o l i d 作为几何平台和d c m 作为约束管理模块，底层功能得 到专业机构的支持，技术上相对成熟，运行稳定。 突出了机械设计和修改的方便灵活。首次在屏幕左侧显示特征和装配 树，用以直观管理零件的设计过程；可以直接替换其中某一特征；逐步回 显到某一中间阶段；或从某一中间阶段起重演设计操作过程；可以进行特 征的拖动( d r a g d o w n ) 和剪贴( c u t p a s t e ) ，即从一个窗口的零件上用光 标套用若干特征，安放在另一窗口的零件上。 有严密的几何和尺寸约束管理，清楚区分欠约束和全约束。零件，装 配体和二维图全程共享关联性约束，任一环节中的的修改会自动反映到其 他两个环节的共享关联性约束，任一环节中的的修改会自动反映到其他两 个环节的图形上。二维草图设计过程的动态导航智能操作能力强。 数据存储交换格式：s o l i d w o r k s 输入输出格式很多，；例如二维图的 交换可用d x f 和d w g 。三维设计的交换可用s t e p 规范。 提供a p i ( a p p li c a t i o np r o g r a m m i n gi n t e r f a c e ) 做为二次开发接口。 2 2s o i d w o r k s 功能介绍 s o l i d w o r k s 共提供了以下模块： 参数化特征定义实体造型的基本模块： 参数化装配管理模块： 钣金模块； 复杂曲面造型模块； 用户自定义特征库； 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 二维绘图系统； 与其他c a d 系统进行数据交换标准接口； 动画仿真模块； 渲染模块。 下面就其中的主要部分加以介绍 2 2 1 零件设计 s o l i d w o r k s 是一个基于特征的c a d 软件。基于特征的造型方法代表了 目前微机三维c a d 产品的主流，它将用户的每一步操作作为一个特征记录 下来，并按一种树状结构显示。应用特征造型技术，一方面可以把抽象的 布尔运算屏蔽起来，另一方面还可以把设计人员的设计思路一步步地记录 下来，既便于以后的修改又有利于别人了解设计思路。 在s o l i d w o r k s 中，特征可以分为草图特征和实体特征两大类。草图 特征是指由草图生成的特征，如拉伸特征，回转特征；实体特征是指直接 在实体上生成的而非由草图生成的特征，如倒角特征，抽壳特征等。 设计零件时，首先用系统提供的基本图素做草图设计，这是特征造型 的基础，并由拉伸、回转、扫描、放样等方法生成基体( 基本特征) ，并通 过类似的方法对已有实体添加凸台、槽、孔等特征，由此建立各种复杂的 三维产品模型。对已建立的三维产品模型，可进行切角、圆角、抽壳、定 义拔模斜度、阵列等详细设计，其中阵列包括线性阵列、特征镜像。另外， 添加辅助线、辅助平面和曲线，可为设计人员提供更多的方便。 s o l i d w o r k s 系统采用特征管理树来记录设计里程中的每一步特征，用 户不仅可以给每一个特征起一个更有意义名字，而且还可以对特征的定义， 特征的创建顺序进行方便的修改，能够查询、显示特征间的相互关系，可 对特征的状态( 是否抑制) 和创建顺序进行修改，也可将造型回溯到某一 特征后继续进行造型，并支持特征的复制与拷贝；s o l i d w o r k s 还提供了一 种动态拖放技术，可以通过鼠标的拖动来修改特征的位置或尺寸。 我们可以由三维实体直接生成二维工程图。由于采用统一的数据结构， 当三维模型修改时，工程图中的视图将自动得到更新，而通过修改工程图 的模型尺寸，也可以修改三维模型，这就是所谓的二、三维双向联动。由 三维模型生成二维视图的基本思想就是将三维产品模型沿某个方向正投影 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 至0 - - - 维工程图环境中来。 2 2 2 曲面设计 s o l i d w o r k s 2 0 0 0 采用实体造型和曲面造型的混合模型，具有啼强的曲 面造型功能。它可以用拉伸、旋转、扫描、放样、等距偏置、延展、缝合、 延伸和裁剪等方法构造相应的曲面，并可输入曲面和定义平面区域。在分 析计算方面，s o l i d w o r k s 2 0 0 0 具有样条曲线求值和计算曲率的功能，并可 在样条曲线上任意点处指定垂直和相切等几何关系。在曲面方面，该系统 配置了曲面实体、延伸曲面实体、多曲面裁剪、圆角处理、从曲面中删除 面、在曲面上插入曲线、用曲面实体切割实体、缝合曲面的更改以及隐藏 和显示曲面等功能，并可用彩色云图显示曲面的曲率。 2 2 3 钣金设计 钣金零件是采用冲压和弯曲工艺制造的薄壁零件，通常用做零部件的 外壳。在造型过程中需要对零件进行弯曲、展开等操作，其造型过程与一 般的实体零件不同。因此，多数的c a d 系统都有专门的钣金零件设计模块。 s o li d w o r k s 的钣金设计模块可以使设计者在展开和折弯两种状态下进行零 件设计，对于在折弯工艺中所需的成型释放槽也可以进行设计，在钣金零 件上还可以添加各种薄壁特征、摺边特征、切口特征等。设计出的零件可 以自动生成工程图和展开图。 2 2 4 装配设计 装配设计的基本功能是将不贩零部件组装成一个装配体，定义不同零 部件之间的位置约束关系，生成爆炸视图，进行零部件问的干涉检查，并 计算装配体的各种物理属性。还可以建立装配体中不同零件之间的参数方 程，并支持阵列特征的自动装配。 2 2 4 1 装配结构关系表达 在装配体中各个组成的零件和子部件之间构成了装配关系树。 s o l i d w o r k s 采用树形方式表达装配体中的层次和约束关系。在树形窗口中 不仅可以显示零部件的组成和配合关系，还可以进一步详细显示各个零部 件的特征组成。 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 2 2 4 2 装配约束 装配约束定义了装配体中零部件之间的相对位置关系，基本的约束关 系包括：对齐、重合、平行、相切、同轴、距离、角度等。s o l i d w o r k s 2 0 0 0 可以用s m a r t m a t e 方法，在动态拖动零件的同时自动捕捉适当的配合关系， 支持阵列特征自动装配。 2 2 4 3 爆炸图 装配爆炸图是将装配到一起的零部件分别移开，使设计人员可以更好 地对装配结构和装配关系进行分析和观察。零部件移出的方向和路径一般 需要根据零件之间的约束关系来定义s o l i d w o r k s 2 0 0 0 提供了手动和自动 相结合的方法在手动调整中可以每个零件移出的方向、距离等进行设计， 支持爆炸过程的动态重放，可以生成动画保存。如图2 - 5 所示。 2 2 4 4 装配环境下的零件设计 s o l i d w o r k s 支持自底向下和自顶向上的装配模式。在产品设计中，往 往需要在设计一个零件的同时参考其他相关零件的结构，因此需要c a d 软 件支持在装配环境下进行零件设计。装配环境下的零件设计包括修改部件 中已有的零件结构，以及参考现有零件设计新的零件。零件设计通常还是 采用特征造型的方法。在装配环境下进行零件设计，可以实现不同零部件 间的相关性。如圆柱和孔的配合，可以参照孔的尺寸设计圆柱零件，并保 持圆柱的形状和尺寸与孔的相关性，当孔的尺寸修改后，圆柱的尺寸也可 以随之改变，保证一定的配合关系。s o l i d w o r k s 2 0 0 0 完全支持装配环境下 的零件设计，可以方便地修改或设计新零件。 2 2 5 数据交换接d , n - - 维设计系统 为了支持不同三维c a d 系统间的数据交换和与特定应用系统的连接， s o l i d w o r k s 2 0 0 0 支持多咱数据转换形式，三维数据格式有s t e p 、i g e s 、v r m l 、 s t l ，二维数据格式有d w g 、d x f ，图象文件格式有t i f 它还具有广泛的数 据交换接口，通过设定外接程序接口，可以直接读写u g 、p r o e 文件。 s o l i d w o r k s 2 0 0 0 具有完整的二维设计系统，其使用与a u t o c a d 非常类 似，可以很方便地进行二维图的设计，并可用这些二维图作为草图生成特 征模型。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 2 3s o l - d w o r k s 应用程序开发接口 在众多的三维c a d 软件中s o l i d w o r k s 软件具有开放的体系结构，具有 给用户二次开发的接口，以满足不同用户的需求。软件的二次开发功能主 要包括对设计数据的访问，对系统功能的访问和对系统操作界面的定制功 能等。s o l i d w o r k s 软件系统提供函数集和对象类库，用户可以采用通用的 开发语言进行开发。 s o l i d w o r k s 系统具有非常开放的体系结构，支持o l e ( o b j e c tl i n k i n g a n de m b e d d i n g 对象链接与嵌入) a u t o m a t i o n ( 自动化) 技术。为用户提供了 强大的二次开发接口a p i ，因此凡是支持o l e 编程的开发工具，如c 语言、 c + + 语言、v i s u a lc + + 、v i s u a lb a s i c 、v i s u a lb a s i c n e t 、d e l p h i 等均 可用于s o l i d w o r k s 的二次开发，利用系统提供的完备的函数集和对象类库， 创建出用户定制的、专用的s o l i d w o r k s 功能模块。本论文是采用v b 作为 开发工具，借助于关系型数据库a c c e s s 来进行二次开发的。 s o l i d w o r k sa p i 由大量的对象、方法、属性、事件等组成。本章先介 绍使用s o l i d w o r k sa p i 进行二次开发的术语，然后对s o l i d w o r k sa p i 的 对象进行了概述，接着介绍了s o l i d w o r k sa p i 变量类型定义及对象语法。 2 3 1s o | d w o r k sa p i 二次开发中的术语 2 3 1 1 面向对象的程序设计( o rie n to b j e c tp r o g r a m ) 面向对象的程序设计是一种新的程序设计范型。面向对象的主要结构 特点是：第一，程序一般由类的定义和类的使用两部分组成，在主程序中 定义定义各对象并规定它们之问传递消息的规律；第二，程序中的一切操 作都是通过对象发送消息来实现的，对象接收消息后，启动有关方法来完 成相应的操作。 面向对象的思想比较符合人们对客观事物的认识过程，而面向对象设 计方法则使计算机程序的处理过程贴近人们对客观事物的处理。 2 3 1 2 对象( o b j e c t ) 对象就是我们在客观世界中要研究的事、物、概念等。v b 中的对象， 是私有数据以及可以对这些数据施加的操作结合在一起所构成的独立实 体，即对象不仅能表示结构化的数据，而且也能表示抽象的事件、规则以 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 l 页 及复杂的工程实体对象本身具有用数据来描述的属性和行为。 例如，在s o l i d w o r k sa p i 中，就有许许多多的对象，它的所有对象组 成一个层状结构。如下图所示： 图2 1s o l i d w o r k s a p i 中主要的对象 s l d w o r k s 本身就是一个最高层次的对象，它具有自己的各种性质即属 性( p r o p e r t i e s ) ，如可见性，用户操作性，得到当前激活的文档等；还具 有自己的各种操作，即方法( m e t h o d s ) ，如打开一新的零件图，激活某个 文档，关闭文档，退出应用程序等。第二层是m o d e l d o c 对象一般对 s o l i d w o r k s 图形的操作，主要是存取m o d e l d o c 等对象。除此之外还有很多 不同层次的对象，都分别具有各自的属性，方法。s l d w o r k s 对象是一系列 对象的父对象，如要得到一个子对象，需要从s l d w o r k s 对象开始，对其子 孙进行遍历，直到找到该子对象，我们可以通过对对象设置属性、调用方 法来对它进行各种操作，从而实现从外部操纵s o l i d w o r k s 。但是具体的实 现过程就像一个“黑匣子”，我们是不知道的。这也是面向对象技术的一个 基本特性：对象的封装性。 2 3 1 3 类( c i a s s ) 类是对一组对象的抽象归纳概括，更确切地说，类是对一组具有相同 数据成员和相同操作成员的对象的定义、说明。而某个对象都是某个类的 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 一个具体实例。 2 3 1 4 属性和方法( p r o p e r t y & m e t h o d s ) 方法属于一个类的对象具有相同的行为，当某个行为作用在对象时， 我们就称对象执行了一个方法。方法定义了一系列的计算步骤。方法有两 种，一种是提供对象与外界的接口，一种用于实现自身的数据操作。 2 3 1 5 数据的抽象 抽象是通过特定的实例抽取共同性质以后形成概念的过程，抽象是对 系统的简化描述或规范说明，它强调了系统中的一部分细节和特性。因此 数据的抽象是通过对数据实例的分析，抽取其共同性质的结果。 2 3 1 6 数据封装 数据封装就是将数据结构和作用在数据结构上的操作组成一个实体， 数据的表示方式和对数据的操作细节被隐藏起来，用户通过操作接口对数 据进行操作。对于用户来说，只知道如何通过操作接口对该数据进行操作， 并不知道是如何做的，也不知道数据是如何表示的。 2 3 1 7c o m ( c o m p o n e n to b j e c tm o d e i 组件对象模型) c o m 是一个说明如何建立可动态交替更新组件的规范，它提供了客户和 组件之间为保证能够相互操作应该实现的标准。c o m 规范就是为组件架构设 置标准的文档。c o m 组件由以w i n 3 2 动态链接库( d l l ) 或可执行文件( e x e ) 形式发布的可执行代码所组成。 有了c o m ，软件开发人员就可以在应用程序发行后仍可以对它进行修改 或给它加上一些新的特性，这大大方便了使用者，因为应用程序能够在更 高的程度上被定制，使用更加灵活、更具动态性 2 3 1 8a c t i v e x 控件。 a c t i v e x 是m i c r o s o f t 新近提出的一种技术，它以c o m 为基础，其中包 括了o l e 技术及应用于i n t e r n e t 的多种技术。a c t i v e x 是一种面向对象的 组件系统，其中包括了组件软件的各个方面，有复合文档、自定义控制、 o l e 自动化、交互应用程序脚本、数据传送及其它分布式软件的相互作用。 a c t i v e x 控件最常用的有三种：控件( c o n t r 0 1 ) 、自动化服务器 ( a u t o m a t i o ns e r v e r ) 和文档。a c t i v e x 控件作为一种可重用的组件，相 当于一个封装好的代码模块，通过其方法、属性、事件与应用程序进行通 信 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页 2 3 1 9o l e 技术及s o i d w o r k s 中的o l e 自动化技术 o l e ( o b j e c tl i n k i n ga n de m b e d d i n g ) 是对象链接与嵌入技术的简称。 利用o l e 技术，用户可以通过使用来自两或多个w i n d o w s 应用程序的资源来 解决复杂的应用课题；o l e 提供了方便的技术用来将文档和来自不同程序的 各种类型的数据结合起来。自动化技术a u t o m a t i o n 是o l e 技术的一个重要 内容。直到今天，自动化技术扩充和发展为a c t i v e xa u t o m a t i o n ，它适用于 o l e 对象和a c t i v e x 对象。自动化技术由客户程序和服务器程序组成，客户 程序是操纵者与控制者，服务器程序是被控制者，它包含了一系列的暴露 对象。服务器应用程序通过自身对象的属性、方法、事件外显其功能；对 象是服务器程序简单而抽象的代表。而客户应用于程序则通过操纵服务器 应用程序所暴露的一系列对象来操纵服务器应用程序只要服务器程序提 供一定的接口，可以使任何对象实现自动化。对象包含了一些外部接口， 它们被称为方法与属性。方法是自动化对象的一些函数，它们是提供给客 户程序的外部公共成员函数，属性是一个对象的一些命名特征，即对象的 一些共有数据域。操纵程序被称为客户( c l i e n t ) ，而被操纵程序称为服务 器( s e r v e r ) ，被操纵的对象是a c t i v e x 对象。如果应用程序支持o l e 技术， 则在不同应用程序之间的切换由o l e 自动完成。s o l i d w o r k s 支持o l e 标准， 完全实现了o l e 自动化。前已提及，s o l i d w o r k s 具有开放的结构体系，它 的这种开放性体现在它所提供的a p i 对象上。a p i 是一个对s o l i d w o r k s 的 应用编程接口( a p p l i c a t i o np r o g r a m m i n gi n t e r f a c e ) ，包含了几百个对 象及其属性、方法和事件，这正是s o l i d w o r k s 为用户提供的功能强大的二 次开发接口，凡支持o l e 编程的开发工具，如v i s u a lc + + 、v i s u a lb a s i c 、 d e p h i 等均可从各自本身操作这些对象，从而直接行使s o l i d w o r k s 的功能， 如画一条直线，拉伸一个凸台，或修改一个表面的参数等。利用这种方法 可以完成s o l i d w o r k s 的二次开发，创建出用户定制的、专用的s o l i d w o r k s 功能模块。在本课题中，我们用v b 来控制s o l i d w o r k s 提供的各种对象， 即把v b 作为客户程序，s o l i d w o r k s 作为服务器程序。 2 4s o ii d w o r k sa p l 对象概述 s i d w o r k s 对象h 盯是s o l i d w o r k sa p i 中的最高层的对象，它能够直接访 问或间接地访问s o l i d w o r k sa p i 中的其它对象因此s 1 d w o r k s 对象对象 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 4 页 包括m o d e l d o c 、e n v i r o n m e n t 、f r a m e 、a t t r i b u t e d e f 、m o d e l e r 、 s w p r o p e r t y s h e e t ，以及其它一些对象。 s 1 d w o r k s 对象可以实现应用程序最基本的操作，如生成、打开、关闭、 结束文件、重排图标和窗口、设置当前的激活文件、生成属性定义，也可 以对s o l i w o r k s 的系统环境进行设置。应用程序可以使用c r e a t e o b j e c t 、 g e t o b j e c t 或类似的功能来获得s i d w o r k s 对象。 e n v i r o n m e n t 对象可分析文本和几何关系，该几何关系用于生成符号。 f r a m e 对象可以修改、检查、添加s o l i d w o r k s 下拉菜单和弹出菜单。 a t t r i b u t e d e f 对象：应用程序能够在s o l i d w o r k s 文件中，生成附加于 实体上的属性数据。 m o d e l e r 对象为管理l 临时体( t e m p o r a r yb o d y ) 对象提供了一种界面， 临时体对象用于显示用c r e a t e b o d y f r o m f a c e s 方法能够产生临时体。 s w p r o p e r t y s h e e t 对象允许应用程序增加记录到某些由s o l i d w o r k s 输 出的属性表中。 m o d e l d o c 对象属于模型层，是s i d w o r k s 的子对象。用m o d e l d o c 对象 可以实现视图设置、轮廓线修改、参数控制、对象选择打开和保存文档、 生存编辑特征参量、生成框架等与实体模型相关的各类操作。m o d e l d o c 对 象包括p a r t d o c 、a s s e m b l y d o c 、d r a w i n g d o c 、f e a t r u e 、a n n o t a t i o n 、 f e a t m g v i e w ，m o d e l v i e w ，s k e t c h ，d e s i g n t a b l e ，a t t r i b u t e ，s e l e c t i o n m g r ， l a y e r m g r 、c o n f i g u